Redox sensitized probes for image guided drug delivery

Développement de sondes redox pour la libération de composés actifs guidée par l'imagerie L'objectif initial de cette thèse visait le développement de sondes redox en vue de leur utilisation comme éléments primordiaux dans des systèmes très élaborés pour la vectorisation de médicaments. Ces sondes ont été conçues pour la libération d'une large variété de ligands organiques déclenchée par un stimulus externe (lumière, courant électrique ou rayons X), permettant ainsi une distribution contrôlée dans l'espace et dans le temps avec possibilité d'un suivi par imagerie. L'activation des sondes ainsi que leur immobilisation sur plaques ou nanoparticules de différents matériaux (or, oxydes de fer ou de hafnium) ont été étudiées. Par ailleurs, des surfactants photosensibles, capables de permettre une fusion contrôlée de microgouttelettes, ont été élaborées pour des applications dans le domaine de la microfluidique. Le premier chapitre donne un aperçu général de l'état de l'art des différents systèmes de vectorisation de drogues : une rétrospective historique est suivie d'une analyse de différents nanosystèmes stimuli-sensibles. Le potentiel de l'activation des sondes organiques par des rayons-X et gamma est évalué d'après les résultats du laboratoire et les données de la littérature. Les mécanismes possibles de conversion d'énergie (effet photoélectrique, effet Auger et Compton et la création de paires) sont discutés avec un aperçu de la théorie du transfert d'électrons. Dans les chapitres 2 et 3, la synthèse et l'évaluation des sondes redox dérivées de différents régioisomères de picolinium, quinolinium et acridinium sont présentées. Une étude systématique de leurs propriétés électrochimiques, spectroscopiques ainsi que leur aptitude de fragmentation, en présence de N-alkyl carbazole en tant que donneur d'électrons inter- ou intramoléculaire, ont été examinées. Les couples donneur-accepteur (D-A) sont examinés dans des conditions de transfert d'électrons photo-induit (PET) à 366 nm. La distance D-A des dyades, la nature et la position du substituant de l'accepteur ainsi que les paramètres physico-chimiques de la réaction sont analysés pour identifier les structures et les conditions optimales. L'efficacité du transfert intramoléculaire d'un électron entre carbazole et picoliniums connectés a été également évaluée par la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) et des calculs DFT dépendants du temps (TD-DFT). La découverte fortuite de l'efficacité de la fragmentation des dérivés quinolinium sous irradiation UV directe à 366 nm a permis d'identifier une nouvelle classe de sondes photosensibles suffisamment hydrosolubles. L'immobilisation des dérivés de picolinium sur différentes surfaces est décrite au chapitre 4. Une étude par voltammétrie cyclique des sondes, ainsi que leur greffage sur plaques d'or ont été réalisés. La libération par réduction électrochimique du pyrène covalement lié aux sondes ainsi greffées a été démontrée. En plus, des nanoparticules d'oxyde de fer et de hafnium, sélectionnées pour leur grande cross-section Auger, sont préparées et habillées d'une couche de ligands bisphosphonates portant une fonction alcyne. Cela a permis leur couplage avec des picolinium portant des groupes azido par une réaction «click» catalysée au cuivre (I). Les nanoparticules ainsi obtenues sont caractérisées par différentes méthodes physico-chimiques pour évaluer qualitativement et quantitativement la présence des sondes redox sur leur surface. Dans le dernier chapitre, des surfactants sensibles à la lumière, élaborés à base de la 8-pipérazinyl-2-hydroxyméthyl-quinoléine (8-PHQ) photosensible liée à une unité hydrophile (polyéthylèneglycol) et à une unité hydrophobe (polyéther perfluoré), sont synthétisés. Ces surfactants sont utilisés pour la stabilisation des microgouttelettes. L'irradiation à 355 nm par un laser pulsé (largeur de pulse ¿ ps) a conduit à une fusion rapide entre gouttelettes voisines, offrant ainsi une perspective d'un nouveau type de fusion pour la technologie microfluidique.